(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
神経刺激信号を出力する刺激信号出力部と、
心臓事象を検出する心臓事象検出部と、
該心臓事象検出部により検出された心臓事象に基づいて求められる心臓の不応期期間におけるより、該不応期期間外において強度の小さい神経刺激信号を出力するように前記刺激信号出力部を制御する制御部とを備え、
前記心臓事象検出部が、前記心臓事象として心臓の脱分極を検出し、
前記制御部は、前記心臓事象検出部によって前記脱分極が検出された時刻に基づき、直前の脱分極間隔に対する最新の脱分極間隔の変化率を算出し、算出された変化率に基づいて前記不応期期間外における前記神経刺激信号の強度の上限値を決定する神経刺激装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記変化率が所定値よりも小さい場合に、次回の神経刺激信号の強度を、現在の前記神経刺激信号の強度の上限値よりも高く設定する請求項１に記載の神経刺激装置。
【請求項３】
前記神経刺激信号の強度が、前記刺激信号出力部から出力されるパルス信号の１つ当たりのエネルギである請求項１に記載の神経刺激装置。
【請求項４】
前記神経刺激信号の強度が、前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号の単位時間当たりのエネルギである請求項１に記載の神経刺激装置。
【請求項５】
前記神経刺激信号の強度が、前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号のエネルギの総和である請求項１に記載の神経刺激装置。
【請求項６】
前記不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心臓を刺激しない強度である請求項１から請求項５のいずれかに記載の神経刺激装置。
【請求項７】
前記不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心房を刺激しない強度である請求項６に記載の神経刺激装置。
【請求項８】
前記不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心室を刺激しない強度である請求項６に記載の神経刺激装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心臓を刺激しない強度の上限値となり、前記不応期期間内に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、前記上限値より大きな強度となるように前記刺激信号出力部を制御する請求項１に記載の神経刺激装置。
【請求項１０】
前記制御部が、前記心臓の不応期期間として、心室の不応期期間と、心房の不応期期間とを求め、前記心房の不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心房を刺激しない強度の上限値となり、前記心房の不応期期間内であって前記心室の不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心室を刺激しない強度の上限値となり、前記心房の不応期期間内かつ前記心室の不応期期間内に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、前記心室を刺激しない強度の上限値より大きな強度となるように前記刺激信号出力部を制御する請求項１に記載の神経刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経刺激装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、心臓の近傍に配されている神経に刺激を与えて、心臓再同期併用治療を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、心臓の近傍に配されている神経に刺激を与える際に、心臓自体を刺激しないように、心臓不応期期間中に神経刺激を与えることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５３２６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、神経に刺激を与える期間を心臓不応期期間中に限ると、十分な神経刺激を与えることができない場合があるという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、心臓や心臓事象の検出への悪影響を軽減しつつ、必要量の神経刺激を行うことができる神経刺激装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、神経刺激信号を出力する刺激信号出力部と、心臓事象を検出する心臓事象検出部と、該心臓事象検出部により検出された心臓事象に基づいて求められる心臓の不応期期間におけるより、該不応期期間外において強度の小さい神経刺激信号を出力するように前記刺激信号出力部を制御する制御部とを備え、前記心臓事象検出部が、前記心臓事象として心臓の脱分極を検出し、前記制御部は、前記心臓事象検出部によって前記脱分極が検出された時刻に基づき、直前の脱分極間隔に対する最新の脱分極間隔の変化率を算出し、算出された変化率に基づいて前記不応期期間外における前記神経刺激信号の強度の上限値を決定する神経刺激装置を提供する。
【０００６】
本発明によれば、心臓の不応期期間内のみならず、心臓の不応期期間外にも神経刺激信号を出力することができる。その場合に、不応期期間内に出力する神経刺激信号より小さい神経刺激信号を、不応期期間外において出力するので、心臓や心臓事象の検出に悪影響を与えることなく、神経刺激を行うことができ、神経に対して十分な刺激を与えることができる。
【０００７】
神経刺激信号は、例えば、パルス信号である場合、パルス電圧、パルス幅、周波数および出力時間の４つのパラメータによって、強度を規定することができる。各パラメータを単独で異ならせて強度を変更してもよいし、２以上のパラメータを組み合わせて強度を変更することにしてもよい。
【０００８】
上記発明においては、前記神経刺激信号の強度が、前記刺激信号出力部から出力されるパルス信号の１つ当たりのエネルギであってもよい。
このようにすることで、上記パラメータの内、パルス電圧とパルス幅との積によってパルス信号の１つ当たりのエネルギを規定することができる。神経刺激信号の強度をエネルギによって考慮することで、心臓への影響をより正確に見積もることができ、心臓への悪影響を軽減しながら神経刺激を行うことができる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記神経刺激信号の強度が、前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号の単位時間当たりのエネルギであってもよい。
このようにすることで、上記パラメータの内、パルス電圧とパルス幅と周波数との積によって神経刺激信号の単位時間当たりのエネルギを規定することができる。神経刺激信号の強度を単位時間当たりのエネルギによって考慮することで、心臓への影響をより正確に見積もることができ、心臓への悪影響を軽減しながら神経刺激を行うことができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記神経刺激信号の強度が、前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号のエネルギの総和であってもよい。
このようにすることで、上記パラメータの内、パルス電圧とパルス幅と周波数と出力時間との積によって神経刺激信号のエネルギの総和を規定することができる。神経刺激信号の強度を神経に付与したエネルギの総和によって考慮することで、心臓への影響をより正確に見積もることができ、心臓への悪影響を軽減しながら神経刺激を行うことができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心臓を刺激しない強度であってもよい。
このようにすることで、不応期期間外においても心臓を刺激しないように神経刺激信号を出力することができ、心臓への悪影響を軽減しつつ、神経刺激を十分に行うことができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心房を刺激しない強度であってもよい。
神経刺激を行う部位は、心室よりも心房近くに配置されることが多いので、このように、神経刺激信号を心房を刺激しない強度とすることで、心臓への悪影響を軽減しつつ、神経刺激を行うことができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心室を刺激しない強度であってもよい。
心室への刺激は心房への刺激よりも心臓に及ぼす悪影響が大きいので、このように、神経刺激信号を心室を刺激しない強度とすることで、心臓への悪影響を軽減しつつ、神経刺激を行うことができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記制御部は、前記不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心臓を刺激しない強度の上限値となり、前記不応期期間内に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、前記上限値より大きな強度となるように前記刺激信号出力部を制御してもよい。
このようにすることで、不応期期間外においては、心臓への悪影響を軽減しながら最大限に神経刺激を行うことができる。また、不応期期間内においても、不応期期間外より大きな強度によって心臓への悪影響を軽減しつつ神経刺激を行うことができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記制御部が、前記心臓の不応期期間として、心室の不応期期間と、心房の不応期期間とを求め、前記心房の不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心房を刺激しない強度の上限値となり、前記心房の不応期期間内であって前記心室の不応期期間外に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、心室を刺激しない強度の上限値となり、前記心房の不応期期間内かつ前記心室の不応期期間内に前記刺激信号出力部から出力される神経刺激信号が、前記心室を刺激しない強度の上限値より大きな強度となるように前記刺激信号出力部を制御してもよい。
【００１６】
このようにすることで、心房および心室のそれぞれの不応期期間外において、心房および心室に悪影響を及ぼさないように、最大限の神経刺激を行うことができる。また、心房および心室のそれぞれの不応期期間内においては、不応期期間外より大きな強度によって心房および心室への悪影響を防止しつつ神経刺激を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、心臓や心臓事象の検出への悪影響を軽減しつつ、必要量の神経刺激を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る神経刺激装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の神経刺激装置による心電信号と刺激強度との関係を示すタイムチャートである。
【図３】図１の神経刺激装置における不応期期間外の神経刺激強度の上限値の決定方法を説明するタイムチャートである。
【図４】図１の神経刺激装置の変形例であって、心房および心室のそれぞれについて不応期期間外の神経刺激強度の上限値を設定する場合の心電信号と刺激強度との関係を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る神経刺激装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置１は、図１に示されるように、迷走神経等の心臓Ｈ近傍の神経Ｎに取り付けられる電極２と、心臓Ｈの事象（心臓事象）を検出する心臓事象検出部３と、電極２を介して神経Ｎに対して刺激パルスを出力する刺激パルス出力部４と、心臓事象検出部３により検出された心臓事象に基づいて、刺激パルス出力部４を制御する制御部５とを備えている。
【００２０】
心臓事象検出部３は、心臓Ｈの各部位（例えば、図１に示す例では右心房ＲＡと右心室ＲＶ）に接触状態に留置されている２以上の検出電極６と、該２以上の検出電極６を介して心電信号を検出する信号検出部７と、該信号検出部７により検出された信号が所定の閾値を超えた場合に、その時点で心臓Ｈの脱分極であると判定する脱分極判定部８とを備えている。図中、符号ＬＡは左心房、符号ＬＶは左心室である。
なお、各検出電極６は、マイナス電極（Ｔｉｐ電極）とプラス電極（Ｒｉｎｇ電極）からなり、それぞれの電極には導電ワイヤが接続されている。導電ワイヤはマイナス電極とプラス電極間で短絡しないように絶縁被覆されている。これらの絶縁被覆ワイヤは２本まとめられてさらに絶縁被覆がなされている。（図においては、絶縁被覆は省略されている。）信号検出部７は各検出電極６のマイナス電極とプラス電極との間に現れる電位差を心電信号として検出するようになっている。
【００２１】
刺激パルス出力部４は、神経Ｎを電気的に刺激するための刺激パルス列を生成し、生成した刺激パルス列を、電極２を介して神経Ｎに供給するようになっている。刺激パルス列の強度を決定するパラメータとしては、パルス電圧、パルス幅、パルス周期（周波数）および出力時間が挙げられる。
なお、電極２もマイナス電極（Ｔｉｐ電極）とプラス電極（Ｒｉｎｇ電極）からなり、それぞれの電極には導電ワイヤが接続されている。導電ワイヤはマイナス電極とプラス電極間で短絡しないように絶縁被覆されている。これらの絶縁被覆ワイヤは２本まとめられてさらに絶縁被覆がなされている。（図においては、絶縁被覆は省略されている。）刺激パルス出力部４は電極２のマイナス電極とプラス電極との間に神経Ｎに供給する刺激パルス列を出力するようになっている。
【００２２】
脱分極判定部８は、心臓Ｈの脱分極が発生したと判定した場合には、制御部５に対して、脱分極が発生した旨の信号を出力するようになっている。
制御部５は、タイマ（図示略）を備えている。制御部５は、脱分極判定部８から脱分極が発生した旨の信号を受信するたびに、タイマをリセットして計時を開始するようになっている。
【００２３】
制御部５は、心臓Ｈの不応期期間として、例えば、１５０ｍｓを保持しており、脱分極判定部８からの脱分極の発生の受信時から１５０ｍｓ間を不応期期間として判定するようになっている。制御部５は、タイマにより計時された時間が不応期期間内である場合には、所定のパラメータに基づく刺激パルスを刺激パルス出力部４に出力させ、不応期期間外である場合には、不応期期間内の刺激パルスより弱い刺激パルスを刺激パルス出力部４に出力させるようになっている。なお、不応期期間外は、不応期期間よりも十分長い。
【００２４】
刺激パルスの強度の例を表１に示す。
【表１】
0005653802.tif 000002
【００２５】
心臓Ｈの不応期期間内の刺激パルスの第１の強度は、不応期期間外の第２の強度より十分大きい強度に設定されており、第２の強度は、心臓Ｈを刺激したり、心臓事象の検出に影響を与えたりしない強度に設定されている。
【００２６】
このように構成された本実施形態に係る神経刺激装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置１によれば、心臓Ｈに留置した心臓事象検出部３の検出電極６間に現れる心電信号が信号検出部７により検出され、検出された心電信号が所定の閾値を超えた時点で、脱分極判定部８により心臓Ｈの脱分極が発生したと判定され、その旨が制御部５に送られる。
【００２７】
脱分極が発生した旨の信号が制御部５に送られてくると、制御部５はタイマをリセットして計時を開始するとともに、図２に示されるように、不応期期間である１５０ｍｓが経過するまで、不応期期間内の第１の強度の刺激パルスを刺激パルス出力部４に出力させる。また、制御部５は、タイマによる計時時間が１５０ｍｓを経過した後には、不応期期間外の第２の強度の刺激パルスを刺激パルス出力部４に出力させる。
【００２８】
第２の強度の刺激パルスは、心臓Ｈや心臓事象の検出に影響を与えず、不応期期間外の長時間にわたって神経Ｎに十分な刺激を与え続けることができる。また、第１の強度は、第２の強度より十分に大きく設定されているので、第２の強度の刺激パルスより大きな神経刺激を神経Ｎに与えることができる。
【００２９】
不応期期間内においては、大きな強度の刺激パルスを与えても心臓Ｈに悪影響が与えられず、また、心臓事象の検出に影響が発生しても、これを容易に除外することができる。したがって、本実施形態に係る神経刺激装置１によれば、心臓Ｈに与える悪影響を軽減しつつ、十分な神経刺激を与えることができるという利点がある。
【００３０】
なお、本実施形態においては、心臓Ｈの不応期期間に相当する時間１５０ｍｓを保持していて、不応期期間内および不応期期間外のそれぞれにおいて単一の刺激パルスの強度を設定することとしたが、これに代えて、不応期期間内外の各期間において、複数の刺激パルスの強度を設定することにしてもよい。
【００３１】
また、刺激パルスの強度をパルスの電圧値、パルス幅、パルス周期（周波数）および出力時間によって設定することとしたが、これに代えて、刺激パルス１つ当たりのエネルギによって刺激パルスの強度を規定することにしてもよい。すなわち、刺激パルス１つ当たりのエネルギは、パルス電圧とパルス幅との積に比例するので、表２のように設定することにしてもよい。
【００３２】
【表２】
0005653802.tif 000003
【００３３】
また、パルス１つ当たりのエネルギに代えて、単位時間当たりのエネルギによって刺激パルスの強度を規定することにしてもよい。すなわち、単位時間当たりのエネルギは、パルス電圧、パルス幅およびパルス周波数の積に比例するので、表３のように設定することにしてもよい。
【００３４】
【表３】
0005653802.tif 000004
【００３５】
さらに、単位時間当たりのエネルギに代えて、迷走神経に与える刺激エネルギの総和によって刺激パルスの強度を規定することにしてもよい。すなわち、刺激エネルギの総和は、パルス電圧、パルス幅、パルス周波数および出力時間の積に比例するので、表４のように設定することにしてもよい。
【００３６】
【表４】
0005653802.tif 000005
【００３７】
また、本実施形態においては、心臓Ｈの不応期期間外に神経に対して出力する神経刺激パルスの強度として心臓Ｈを刺激しない強度であることとしたが、これに代えて、心房ＲＡ，ＬＡを刺激しない強度、あるいは心室ＲＶ，ＬＶを刺激しない強度に設定してもよい。
神経刺激を行う部位は、図１に示されるように心室ＲＶ，ＬＶよりも心房ＲＡ，ＬＡ近くに配置されることが多いので、心房ＲＡ，ＬＡを刺激しない強度とすることで、心臓Ｈへの悪影響を軽減しつつ、神経刺激を行うことができる。また、心室ＲＶ．ＬＶへの刺激は心房ＲＡ，ＬＡへの刺激よりも心臓Ｈに及ぼす悪影響が大きいので、心室ＲＶ，ＬＶを刺激しない強度とすることで、心臓Ｈへの悪影響の大きな刺激を抑えることができる。
【００３８】
また、心臓Ｈの不応期期間外に神経Ｎに対して出力する刺激パルスは、心臓Ｈに悪影響を与えない上限値に設定することが好ましい。
上限値の設定方法の一例について、図３を参照して説明する。
【００３９】
図３の上段は心電信号の一例、下段は神経刺激の強度の例を示している。
期間Ｔ１〜Ｔ２は、不応期期間外であり、制御部５は刺激強度を前回の上限値（例えば、ゼロ）になるように指定している。
【００４０】
期間Ｔ２〜Ｔ３は、不応期期間内であり、制御部５は刺激強度を予め設定された、十分に大きな強度Ｄとなるように指定する。
期間Ｔ３〜Ｔ４は、不応期期間外であり、制御部５は刺激強度を前回の上限値になるように指定する。
【００４１】
期間Ｔ４〜Ｔ５は、不応期期間外であり、制御部５は刺激強度を前回の上限値より若干（例えば、１０％程度）大きい上限値Ａに指定する。
Ｔ５において脱分極が検出されると、制御部５は前回の脱分極間隔（９８０ｍｓ）と今回の脱分極間隔（１０２０ｍｓ）とを比較し、変化率が所定の値（例えば、１０％）より小さいので、自発脱分極と判定する。
【００４２】
期間Ｔ５〜Ｔ６は、不応期期間内であり、制御部５は刺激強度を予め設定された、十分に大きな強度Ｄとなるように指定する。
期間Ｔ６〜Ｔ７は、不応期期間外であり、制御部５は刺激強度を前回の上限値Ａになるように指定する。
【００４３】
期間Ｔ７〜Ｔ８は、不応期期間外であり、制御部５は刺激強度を前回の上限値Ａより若干（例えば、１０％程度）大きい上限値Ｂに指定する。
Ｔ８において脱分極が検出されると、制御部５は前回の脱分極間隔（１０２０ｍｓ）と今回の脱分極間隔（１０００ｍｓ）とを比較し、変化率が所定の値（例えば、１０％）より小さいので、自発脱分極と判定する。
【００４４】
期間Ｔ８〜Ｔ９は、不応期期間内であり、制御部５は刺激強度を予め設定された、十分に大きな強度Ｄとなるように指定する。
期間Ｔ９〜Ｔ１０は、不応期期間外であり、制御部５は刺激強度を前回の上限値Ｂになるように指定する。
【００４５】
期間Ｔ１０〜Ｔ１１は、不応期期間外であり、制御部５は刺激強度を前回の上限値Ｂより若干大きい上限値Ｃに指定する。
Ｔ１１において脱分極が検出されると、制御部５は前回の脱分極間隔（１０００ｍｓ）と今回の脱分極間隔（７００ｍｓ）とを比較し、変化率が所定の値（例えば、１０％）より大きいので、非自発脱分極と判定する。
【００４６】
非自発脱分極は、すなわち、自然の脱分極ではなく、神経刺激の結果発生した不自然な脱分極であり、心臓Ｈに悪影響が与えられると判断することができる。このため、今回の上限値Ｃより一段手前の上限値Ｂを不応期期間外における刺激パルスの強度の上限値として設定する。
【００４７】
期間Ｔ１１〜Ｔ１２は不応期期間内であり、制御部５は刺激強度を予め設定された、十分に大きな強度Ｄとなるように指定する。
期間Ｔ１２〜Ｔ１３は、不応期期間外であり、制御部５は刺激強度を新たに設定された上限値Ｂになるように指定する。
期間Ｔ１３〜Ｔ１４は不応期期間内であり、制御部５は刺激強度を予め設定された、十分に大きな強度Ｄとなるように指定する。
【００４８】
ここで、期間Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ６〜Ｔ７、Ｔ９〜Ｔ１０を設けているのは、脱分極間隔の急激な変化を防ぐためである。また、時刻Ｔ４，Ｔ７，Ｔ１０は、前回の脱分極間隔の例えば６０〜８０％程度に設定すればよい。これにより急激な脱分極間隔の変化を防止しながら上限値を求めることができる。
【００４９】
また、本実施形態においては、心臓Ｈの不応期期間を設定したが、心臓Ｈの不応期期間には心房ＲＡ，ＬＡの不応期期間と心室ＲＶ，ＬＶの不応期期間とが、その期間を一部重複させて存在している。そして、各不応期期間外の神経刺激の強度の上限値は相互に相違している。
そこで、図４に示されるように、心房ＲＡ，ＬＡの脱分極と心室ＲＶ，ＬＶの脱分極とを別個に検出し、各時点で、心房ＲＡ，ＬＡ用のタイマおよび心室ＲＶ，ＬＶ用のタイマをそれぞれリセットし、所定の不応期期間１５０ｍｓを計時することにしてもよい。
【００５０】
期間Ｔ１〜Ｔ２は、心室ＲＶ，ＬＶおよび心房ＲＡ，ＬＡの不応期期間外であり、刺激パルスの強度としては、２つの上限値の内、小さい方の上限値Ｐが適用される。期間Ｔ２〜Ｔ３は、心房不応期期間内かつ心室不応期期間外であり、刺激パルスの強度としては心室刺激の上限値Ｑが適用される。
【００５１】
期間Ｔ３〜Ｔ４は心室ＲＶ，ＬＶおよび心房ＲＡ，ＬＡの不応期期間内であり、刺激パルスの強度としては、各上限値Ｐ，Ｑと比較して十分に大きな値Ｒが適用される。期間Ｔ４〜Ｔ５は、心房不応期期間外かつ心室不応期期間内であり、刺激パルスの強度としては心房刺激の上限値Ｐが適用される。期間Ｔ５〜Ｔ６は、心室ＲＶ，ＬＶおよび心房ＲＡ，ＬＡの不応期期間外であり、刺激パルスの強度としては、２つの上限値の内、小さい方の上限値Ｐが適用される。以下同様に繰り返される。
【００５２】
このようにすることで、心房ＲＡ，ＬＡと心室ＲＶ，ＬＶの双方に対して悪影響を及ぼす刺激を行わないようにでき、心臓Ｈへの悪影響を軽減しながら十分な神経刺激を行うことができるという利点がある。
【符号の説明】
【００５３】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｐ，Ｑ  上限値
Ｈ  心臓
ＲＡ，ＬＡ  心房
ＲＶ，ＬＶ  心室
１  神経刺激装置
３  心臓事象検出部
４  刺激パルス出力部（刺激信号出力部）
５  制御部
【図１】
0005653802.tif 000006
【図２】
0005653802.tif 000007
【図３】
0005653802.tif 000008
【図４】
0005653802.tif 000009